In der geologischen Vergangenheit kam es in periodischen Zeitabständen zu gigantischen Lavaausbrüchen, die große Land- oder Meeresregionen mit basaltischer Lava bedeckten, welche zu Gesteinsformationen – so genannten Flutbasalten – erstarrt. Eine neue Forschungsarbeit von Matthew Jackson und Richard Carlson deutet darauf hin, dass die Überreste von sechs dieser größten vulkanischen Ereignisse aus den vergangenen 250 Millionen Jahren Spuren aus dem ursprünglichen Mantel der Erde enthalten, welcher vor dem heutigen, differenzierten Mantel existierte. Ihre Arbeit liefert Anhaltspunkte über die geochemische Vergangenheit des Planeten und wurde am 27. Juli online im Fachmagazin Nature veröffentlicht.
Wissenschaftler entdeckten kürzlich, dass ein aus Flutbasalten bestehendes Gebiet im Norden Kanadas und Grönland Spuren des ursprünglichen Erdmantels enthält. Carlsons und Jacksons Arbeit erweiterte diese Ergebnisse, um zu bestimmen, ob andere große Ablagerungen von Vulkangesteinen ebenfalls aus ursprünglichen, alten Quellen entstanden sind.
Informationen über das ursprüngliche Mantelreservoir, das entstand, nachdem der Erdkern sich gebildet hatte, aber bevor die äußere Gesteinshülle der Erde sich in die Kruste und den ausgedünnten Mantel differenziert hatte, würde Wissenschaftlern die Geochemie der frühen Erde näher bringen und wie sie in ihren heutigen Zustand gelangte.
Bisher glaubten Wissenschaftler, dass der ursprüngliche Erdmantel wie die im Norden Kanadas und Grönland gefundenen Überreste aus einem bestimmten Meteoritentyp – den kohlenstoffreichen Chondriten – stammen. Aber Isotopenvergleiche des Elements Neodym zwischen Proben von der Erde und Proben von Chondriten führten nicht zu den erwarteten Ergebnissen, was dafür spricht, dass die modernen Mantelreservoirs aus etwas anderem hervorgegangen sein könnten.
Carlson vom Department of Terrestrial Magnetism der Carnegie Institution for Science und Jackson, ein früherer Carnegie Wissenschaftler und jetzt an der Boston University, untersuchten die isotopischen Eigenschaften von Flutbasalten, um herauszufinden, ob sie durch eine ursprüngliche Mantelquelle erzeugt wurden, wenn es schon keine chondritische war.
Sie verwendeten geochemische Techniken, die auf Neodym-Isotopen basieren und verglichen Basalte aus der zuvor entdeckten, 62 Millionen Jahre alten ursprünglichen Mantelquelle auf Baffin Island (Nordkanada) und Westgrönland mit Basalten aus dem Ontong-Java Plateau im Südpazifik, das sich in dem größten vulkanischen Ereignis in der geologischen Geschichte bildete. Sie entdeckten kleine Unterschiede in den isotopischen Zusammensetzungen der beiden basaltischen Gebiete, aber sie waren nicht so groß, wie man es von einem ursprünglichen Reservoir erwarten würde.
Sie verglichen diese Ergebnisse mit Basalten aus vier anderen großen Ablagerungen von Lavagesteinen in Botsuana (Botswana), Russland, Indien und dem Indischen Ozean und bestimmten die Laven, die am wenigsten mit der kontinentalen Kruste interagiert haben (und dadurch weniger kontaminiert sind), Neodym enthalten und ähnliche isotopische Zusammensetzungen aufweisen wie eine früh entstandene, ursprüngliche Mantelzusammensetzung.
Die Anwesenheit dieser frühirdschen Signaturen in den sechs Flutbasalten lässt vermuten, dass ein entscheidender Anteil der weltgrößten vulkanischen Ereignisse aus einer jungen Mantelquelle hervorgeht, die mit dem ursprünglichen Reservoir auf Baffin Island und in Westgrönland vergleichbar ist. Dieser ursprüngliche Mantel ist aufgrund einer höheren Konzentration radioaktiver Elemente heißer und leichter geschmolzen als andere Mantelreservoirs. Als Folge davon könnte es wahrscheinlicher sein, Eruptionen zu erzeugen, welche Flutbasalte bilden.
Quelle: http://carnegiescience.edu/news/reservoirs_ancient_lava_shaped_earth
(THK)
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